小学生科学素养发展性评价的实践研究

肖玲 葛萱

教学和评价是课程实施的两个重要环节，芜湖市小学科学应用统计分析方法，跟踪评价小学生的科学素养，在数据分析的基础上，通过对比三、六年级学生的科学素养，探查小学生科学素养的发展整体态势，通过分析三至六年级连续四年的科学学习的数据，说明科学学习时间与小学生科学素养发展的关系，在发展性评价方面具体探查小学生科学素养的发展内涵和小学生思维能力的发展情况。根据评价的结果及时调整教学策略，取得了丰硕的成果。

教学和评价是课程实施的两个重要环节。2017年新版小学科学课程标准特别提出了通过学习评价来确保课程实施的质量，评价对教学来说主要具有诊断、激励、调控等诸多功能。芜湖市小学科学学科针对科学知识、科学的学习能力和探究能力，对科学和科学学习的态度以及科学环境技术、社会关系等评价的内容，通过抽样问卷调查，应用统计分析方法，跟踪评价了小学生的科学素养，反馈教学并及时调整教学策略，促进科学素养发展，取得了丰硕的成果。

一、评价的方法

（一）调查问卷的编制

我们首先研究了小学生科学素养调查问卷的相关文献，如施连震《小学生科学学习态度的调查研究》、李晓丽《小学生学习习惯的调查》等，再结合科学素养的构成要素，制作了《芜湖市小学生科学素养调查问卷》和《科学思维能力调查问卷》两份调查问卷，问卷的部分内容见附录。

（二）问卷的信度分析

信度检验可以测试问卷设计的合理性、内在一致性。为了保证我们问卷数据的真实可靠，我们对两份问卷进行了检测。目前最常用的是Alpha信度系数[4]，一般情况下，我们主要考虑量表的内在信度——项目之间是否具有较高的内在一致性。通常认为，信度系数应该在0～1之间，如果量表的信度系数在0.9以上，表示量表的信度很好；如果量表的信度系数在0.8～0.9之间，表示量表的信度可以接受；如果量表的信度系数在0.7～0.8之间，表示量表有些项目需要修订；如果量表的信度系数在 0.7以下，表示量表有些项目需要抛弃。

对《小学生科学素养调查问卷》的信度检验结果如下表1，本问卷的Cronbach's Alpha系数结果为0.889，表明量表的信度可以接受。

（三）采用SPSS 20.0对问卷数据进行统计分析

SPSS全称Statistical Package for Social Science，即社会科学统计软件。将SPSS应用于教育调查统计分析的全过程，能使我们以客观的态度，通过收集并分析有关研究数据，以描述、解释或预测，挖掘其中各相关因素之间的关系，通過SPSS的数据统计分析，获取教学的真实状况，为小学科学教学的策略调整提供第一手资料和数据的有力支持。

在统计分析中，我们一般是基于独立样本来选择检验统计量。两个均值的比较一般用t检验，卡方检验，两个以上的均值比较，我们采取方差分析的方法。如对性别、是否是独生子女的因素，我们采取了独立样本t检验结果分析，在对比三年级和六年级间的多重比较科学素养情况，我们采取了单因素方差分析。

二、通过抽样问卷的数据分析，跟踪评价小学生的科学素养发展情况

（一）通过对比跟踪三、六年级学生的科学素养，了解小学生科学素养的发展整体态势

1.数据分析三—六年级小学科学素养的基本情况

我们在调查中平均抽样了三—六年学生，参与调查问卷的学生平均得分是128.49分，高于我们的预测值90，且标准差为13.394，详见下表3。根据问卷的设计，得分越高，说明小学生的科学素养和对科学课程的兴趣越高，也就是说3～6年级学生都具有一定的科学素养。

2. 对比分析三、四、五、六年级连续四年的科学学习的数据，探察小学生科学素养发展情况

我们通过单因素方差分析得到的年级间的多重比较（下表4），以最后一组显著性数据分析为例，三年级和四年级、五年级、六年级相比，P值分别为0.048、0.019、0.000，均小于显著水平0.05，因此认为三年级和四年级、五年级、六年级相比存在显著差异，而且差异越来越明显，说明科学学习时间对小学生的科学素养的发展有积极的影响，时间越长对小学生的科学素养的发展越明显。从下表中我们也可以分析，四、五年级之间P值是0.884，科学素养的发展不是很明显。

（二）通过具体跟踪3，6年级学生的科学素养各项表征，探查小学生科学素养的发展具体内涵

为了进一步探查小学生通过4年的科学学习，科学素养发展的具体表征，我们对三年级和六年级学生科学的认识和科学态度、科学解决生活实际问题能力、科学探究实验的理解和科学思维方式进行了数据分析。三年级和六年级科学的认识和科学态度得分的独立样本t检验P值是0.000，小于显著水平0.05（且小于0.01），三年级的得分均值为40.95，六年级的得分均值为44.11。三年级和六年级科学解决生活实际问题能力得分的独立样本t检验得到的P值是0.000，三年级的的得分均值为10.33，六年级的得分均值为13.54。三年级和六年级科学探究实验的理解和科学思维方式得分的独立样本t检验得到的P值是0.002，三年级的得分均值为40.15，六年级的得分均值为43.68。

综上数据分析，小学生科学素养的发展主要体现在科学的认识和科学态度、科学解决生活实际问题的能力、科学探究实验的理解和科学思维方式等方面。

（三） 通过数据分析，探查小学生思维能力的发展

科学思维能力是科学素养重要组成部分，也是我们重要的课程目标。小学生通过四年的科学学习，科学思维能力发展情况到底如何，我们特别制作了《科学思维能力调查问卷》，针对六年级小学生的低阶思维科学记忆、理解、应用和高阶思维分析、综合与评价进行了问卷调查，数据分析其总体特征近似成正态分布。

通过对均值、单个样本检验及得分频率的分析，低阶思维能力平均得分是20.47分，高于我们的预测值19.2，且标准差为4.845（表7）。学生高阶思维能力平均得分是24.38分，高于我们的预测值19.2，且标准差为4.206（表9）。得分越高，说明小学生的科学思维能力越强，对比六年级低阶思维和高阶思维的P值（低阶思维P=0.023，见表8；高阶思维P=0.000，见表10），说明芜湖市六年级学生具有这两种思维能力，高阶思维比低阶思维有明显的发展。

三、评价结果对教学作用

在教学中我们利用评价的结果，调整我们的教学。

（一）通过点拨帮助学生进行科学探究

问卷分析结果显示，学生在科学探究、科学和生活的联系等实践性方面存在问题，其中38%的学生表示科学的学习并不容易，如图。

为此我们提出了利用点拨教学帮助学生完成科学探究，针对学生在探究过程中的问题，通过实验感知，适时点拨帮助学生构建核心概念、发展能力、培养思维方式。如案例三年级《我看到了什么》一课，有五个有结构的小活动 ：

（1）我看到了什么？ （ 图：一棵大树）

（2）在一棵真正的大树前，我看到过什么？

（3）再去看一看，是不是能看到更多的内容？

（4）如果现在来到一棵大树下，我想观察什么？

（5）我们怎样才能观察到更多的内容？

教材中提到“我们看，我们听，我们摸，我们闻……”，但对三年级学生来说，多感官观察物体有难度，学生没有感性认识。我们有一位教师是这样点拨的：要求学生用布将眼睛蒙上，进入树林，用除了眼睛以外的其他任何一个器官去认识它，和它交朋友。孩子在不能用眼睛的情况下，进入到一个从未体验过的境界，发现了许多视觉占主导情况下所不能发现的、更细微的情况。小树林变成了一棵棵充满个性的、与众不同的树的集合。这种情境的设置激发了学生的兴趣，突破了教学的难点，帮助学生多感官观察物体。

（二）引导学生积极参加各类科技活动，使得非正式环境下的小学生科学学习成为学生提升科学素养的一条重要途径

通过对三年级和六年级学生的课外科学实践提升方面做独立样本t检验分析（如表11），t检验结果的P值是0.113，大于显著水平0.05，显示说明三年级和六年级在课外的科学实践方面没有显著差异。因此我们鼓励学生从小参加科技创新活动。如引导学生参加中科协和教育部基教司举办的“走进创客，体验创新”等各级创新大赛，全国“七巧科技”等活动，学生在活动中不断成长，这些非正式环境下的小学生科学学习对学科学习形成有益互补。

（三）设计系列科学实践活动，力求活动自身具有的内在逻辑内化成学生思维的逻辑

根据问卷数据，36%的学生对科学探究的问題并不清楚，20%的学生不会对探究的问题预先做出假设，25%的学生不会做记录，7%的学生不认为数据结论的分析是重要的，31%的学生不会表达实验结果，所以我们在设计一平方米绿色生态农业种植活动时，我们按照科学探究的过程设计主题，目前我们已经完成了“基于问题的一平方米绿色生态农业种植”“基于问题解决的一平方米绿色生态农业种植”，今后我们还将开展“基于现象描述的一平方米绿色生态农业种植”“基于结论描述的一平方米绿色生态农业种植”，以及“基于方案反思的一平方米绿色生态农业种植”等。在利用胡萝卜和牙签搭建高塔，完成高塔的物理建模后，辅导学生通过编程，利用3D技术将这些高塔打印出来，学生体验了新科技思维物化的过程，并且指导学生实践过程完整严谨，记录翔实可靠，具有结构化。如一平方米绿色生态农业种植，每次活动我们都需要学生进行两个月完整观察并记录，有过程性资料和照片，有数据分析并撰写科学小论文。通过这些结构化的活动帮助学生体验科学探究的全过程和乐趣。

四、效果与反思

虽然芜湖市的小学科学教学学生的科学素养发展性评价方面取得了一定的成效，但仍存在一些需要改进的地方。

改进一：增强问卷内容的全面性，形成小学生科学素养发展性评价的问卷体系。我们在目前制作问卷主要针对两个方面：一个是科学素养，一个是思维能力。未来我们还要制作更多的问卷，全面综合发展地评价6年小学生科学的学习状况。

改进二：增强小学生问卷的个体跟踪探察。目前我们问卷的对象主要是群体。虽然数据分析的结果可以实现评价的一系列功能，但对具体的学生个体，我们今后将利用信息技术手段加强个体问卷的数据分析，形成个体学习档案，使得评价更加精细化、个性化。

改进三：加强对核心概念的问卷调查。我们虽然通过数据分析跟踪小学生科学素养的提升，数据也涉及了科学态度、科学精神、科学探究、科学思维能力和方法、科学解决生活实际问题的能力等，但对具体的科学核心概念评估不够，这个也是我们今后需要研究和改进的方面。

评价方法的选择决定了评价结果的可靠，评价小学生科学素养发展是一个长期系统的工程，任务艰巨，利用统计分析方法评价小学生的科学素养，我们还需要继续探索。

科学思维能力调查问卷

3.你如何获取科学知识？（ ）

A.自主探索获得

B.和同学讨论获得

C.听老师讲授

D.其他

4.下课后会深入思考和探索科学课上所学知识吗？（ ）

A.会深入思考

B.会思考

C.偶尔会

D.没有过

7.你能利用科学课上所学知识去解释生活中的现象吗？（ ）

A.能

B.有时能

C.不能

D.没想过

8.你对生活中碰到的一些不能理解的科学现象是怎么做的？（ ）

A.选择一些有兴趣的现象，进行观察、实验研究

B.主动查阅资料、询问长辈或同学

C.把现象记在心里，以后留意

D.我还小，长大了会明白

【作者单位：①芜湖市教育局教研室；②北京师范大学芜湖附属学校 安徽】